基礎知識

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                    基于調頻廣播發射系統的BDS/FM-RTK北斗高精度定位系統簡介

                    2024-01-16 10:50 來源:恒星科通企劃部

                    我公司(北京恒星科通)最新開發研究了一款基于調頻廣播發射機作為北斗差分信息發布基站的廣播式FM-RTK系統,采用 IBOC帶內同播技術,利用現有的大功率調頻廣播發射機副信道(SCA輔助信道)將北斗差分信號以廣播的方式發射出去,北斗接收終端在接收北斗衛星信號的同時,可以接收通過廣播發射機發射出來的Dadio-RTK差分信息,從而實現高精度定位。

                    系統工作原理:FM調頻播送體聲頻道的帶寬為200KHz左右,而主載波音頻只占150Kz(±75KHz滿頻偏),殘余的信道則是閑置不用的,不用這一部叫作副載波(SCA)。FM-SCA調頻可尋址廣播就是采用主載波傳輸音頻廣播信號,而應用副載波(SCA)來傳輸編碼節制數據信號,這樣一臺發射機,一個頻率即可實現音頻信號與編碼信號同時傳輸,既節儉頻率資源,又可實現增值服務。


                    本系統優點:
                    1.臺站覆蓋基礎好,信道資源豐富
                    全國已經建成了中省市縣四級廣播電視覆蓋體系,調頻廣播已經在全國建立了近3000個發射臺,近20000臺發射機,在我國每個行政區域廣泛存在,覆蓋了全國約97%的人群,是人們非常熟悉的大眾媒介,具有泛在性和普適性。采用調頻發射臺站作為北斗查分信息基站,可與發射臺站共享原有的機房、發射機、饋線、天線、鐵塔和供電設施??梢圆挥脝为毥⒉罘中畔l射臺站。一般每個臺站都有5-10臺發射機占用5-10個頻率同時發射,具有豐富的信道與頻率資源。

                    2.成本低廉,不受終端用戶數量限制
                    本方案采用的是廣播方式發布RTK差分信息,只要能夠接收到FM廣播信號,就可以接收到RTK差分信息,一個用戶與1000萬個用戶成本相同,邊際成本為零,支持大眾用戶免費使用,一座差分站可以實現一座城市的差分信息覆蓋。

                    3.覆蓋面積大,建站迅速
                    廣播電臺的調頻發射機,一般都在1-10KW的發射功率,覆蓋半徑都在20-60KM,采用FM數模同播技術發射RTK信息,可與FM同等半徑覆蓋,只需要在現有發射機激勵器增加一臺差分信息播發服務器,無需改造臺站,就可以迅速搭建一套北斗差分站,建站成本低廉、周期短。

                    4.保密特點:通過調頻廣播發射機伴隨發射北斗RTK差分信號,可實現等同于調頻廣播信號半徑的RTK差分信號覆蓋,另外北斗終端不需要向中心上報自己的位置信息(有別于千尋的網絡RTK系統),也就不存在自身位置信息泄密問題。

                    應用前景:可實現動態厘米級定位,靜態毫米級定位,無需依靠電信運營商的網絡實現高精度定位。廣播方式的RTK差分信息發送,終端用戶數量不受限制。
                    可用于軍事用途高精度定位,自動駕駛系統中的車道級導航,地址災害監測、公路橋梁、高鐵路基沉降監測、城市公交車、特種車量車道級導航、智慧農業無人駕駛播種與收割、植保無人機噴灑農藥等用途。

                    SCA信號在調頻廣播中的頻譜圖

                    采用本技術與網絡RTK互為補充,實現北斗大面積推廣應用的

                    項目進展:目前系統原理驗證已經做完,2022年7月底已經完成了原理樣機的聯調測試,實現了10-15Kps差分信息的發布。
                    存在的問題解決辦法:目前模擬的收音芯片存在SCA數字信號分離度差、靈敏度低等缺點,我公司將采用FPGA平臺自主開發集成化芯片來解決上述問題,最終實現單芯片解決方案,采用自主研發的一顆芯片即可實現FM信號接收解調、差分信息解調解碼。

                    RTK信號空間測試頻譜圖
                     

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